JPS61279067A - 溶融炭酸塩燃料電池 - Google Patents
溶融炭酸塩燃料電池Info
- Publication number
- JPS61279067A JPS61279067A JP60121773A JP12177385A JPS61279067A JP S61279067 A JPS61279067 A JP S61279067A JP 60121773 A JP60121773 A JP 60121773A JP 12177385 A JP12177385 A JP 12177385A JP S61279067 A JPS61279067 A JP S61279067A
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- JP
- Japan
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- anode
- separator
- cathode
- tile
- fuel cell
- Prior art date
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- Pending
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
- H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
- H01M8/0612—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
- H01M8/0625—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material in a modular combined reactor/fuel cell structure
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
り産業上の利用分野Ｊ
本発明は燃料の有する化学エネルギーを直接電気エネル
ギーに変換させるエネルギ一部門で用いる溶融炭酸塩燃
料電池に関するもので、特に、内部リフオーマ形の溶融
炭酸塩燃料電池に関するものである。
ギーに変換させるエネルギ一部門で用いる溶融炭酸塩燃
料電池に関するもので、特に、内部リフオーマ形の溶融
炭酸塩燃料電池に関するものである。
［従来の技術］
現在までに提案されている溶融炭酸塩燃料電池としては
、たとえば、第３図に示す如く、電解質として溶融炭酸
塩を多孔質物質に浸み込ませてなるタイル（電解質板）
ａを、カソードｂとアノードＣの両電極で両面から挾み
、カソードｂ側に作動流体としてＣＯ２を含んだ空気ｄ
を供給すると共に、アノードＣ側に作動流体としてＨ２
等の燃料を供給することによりカソードｂと７ノードＣ
との間で発生する電位差により発電が行われるようにし
たユニットを、セパレータｆを介して多層に積層させ、
適当な締付力で固定させるようにした構成のものがある
。
、たとえば、第３図に示す如く、電解質として溶融炭酸
塩を多孔質物質に浸み込ませてなるタイル（電解質板）
ａを、カソードｂとアノードＣの両電極で両面から挾み
、カソードｂ側に作動流体としてＣＯ２を含んだ空気ｄ
を供給すると共に、アノードＣ側に作動流体としてＨ２
等の燃料を供給することによりカソードｂと７ノードＣ
との間で発生する電位差により発電が行われるようにし
たユニットを、セパレータｆを介して多層に積層させ、
適当な締付力で固定させるようにした構成のものがある
。
［発明が解決しようとする問題点］
上記従来の燃料電池では、セパレータｆの凹凸によりカ
ソードｂ及びアノードＣをタイルａに押し付けてい、る
だけのものであって、燃料を水素に改質する手段を備え
ていないため、アノード側に供給する燃料としては外部
で天然ガスと水蒸気とで得られた水素が直接供給される
ようにしである。かかる外部リフオーマ型に比しで、燃
料電池内で燃料を水素に変換させて使用する内部リフオ
ーマ型は、燃料電池内で燃料の酸化により発生した熱を
直接改質に利用できること、燃料電池から除去する熱が
少なくてすむこと、等で有利である。
ソードｂ及びアノードＣをタイルａに押し付けてい、る
だけのものであって、燃料を水素に改質する手段を備え
ていないため、アノード側に供給する燃料としては外部
で天然ガスと水蒸気とで得られた水素が直接供給される
ようにしである。かかる外部リフオーマ型に比しで、燃
料電池内で燃料を水素に変換させて使用する内部リフオ
ーマ型は、燃料電池内で燃料の酸化により発生した熱を
直接改質に利用できること、燃料電池から除去する熱が
少なくてすむこと、等で有利である。
しかし、内部リフオーマ型の場合、燃料を水素に改質す
る触媒をアノードとセパレータとの間に挟持させる場合
に、燃料電池スタックの締付力で破損するおそれがある
ため、充分な機械的強度を持っていることが要求される
と共に、導電性を有していることが要求される。
る触媒をアノードとセパレータとの間に挟持させる場合
に、燃料電池スタックの締付力で破損するおそれがある
ため、充分な機械的強度を持っていることが要求される
と共に、導電性を有していることが要求される。
そこで、本発明は、内部リフオーマ型（内部改質方式）
の利点を生かし且つ触媒は充分な機械的強度を有するも
のでし′Ｃ寿命延長を図り、高価となる外部リフオーマ
や熱交換器を必要としないようにしようとするものであ
る。
の利点を生かし且つ触媒は充分な機械的強度を有するも
のでし′Ｃ寿命延長を図り、高価となる外部リフオーマ
や熱交換器を必要としないようにしようとするものであ
る。
［問題点を解決するための手段］
本発明は、溶融炭酸塩を含浸させたタイル（電解質板）
の両面を、カソードと７ノードの電極で挾み、更にその
外側にセパレータを重ねた構成の燃料電池において、上
記カソード及びアノードを、連続した空孔を有し且つ導
電性を有する海綿状金属（発泡金属）を用いた流路板で
保持し、且つアノード側の上記流路板に、発泡金属体を
ベースとしてその表面に遷移元素、アルカリ土類元素の
一方又は双方を含む化合物の被膜を形成して酸化、還元
処理してなる改質触媒を用いた構成とする。
の両面を、カソードと７ノードの電極で挾み、更にその
外側にセパレータを重ねた構成の燃料電池において、上
記カソード及びアノードを、連続した空孔を有し且つ導
電性を有する海綿状金属（発泡金属）を用いた流路板で
保持し、且つアノード側の上記流路板に、発泡金属体を
ベースとしてその表面に遷移元素、アルカリ土類元素の
一方又は双方を含む化合物の被膜を形成して酸化、還元
処理してなる改質触媒を用いた構成とする。
［作 用］
アノード側に供給する燃料としてメタンガス（ＣＨ４）
を用いると、このメタンガスがアノード側の流路板に導
かれたとき、該流路板に改質触媒が用いであるので、燃
料としてのメタンガスが上記触媒によりＨ２とＣＯに変
換されて内部改質が行われ、得られた水素が燃料として
アノードに導かれて反応が行われることになる。
を用いると、このメタンガスがアノード側の流路板に導
かれたとき、該流路板に改質触媒が用いであるので、燃
料としてのメタンガスが上記触媒によりＨ２とＣＯに変
換されて内部改質が行われ、得られた水素が燃料として
アノードに導かれて反応が行われることになる。
［実 施 例］
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第１図は本発明の燃料電池を組み立てた状態を、又、第
２図は上下方向に分離した状態を示すもので、溶融炭酸
塩を浸み込ませたタイル１を、カソード２とアノード３
で両側から挾んで組み立てセパレータ４で仕切るように
した燃料電池において、タイル１とセパレータ４の各外
周部分の間に、中央部をくり抜いたマニホールド板５と
６を介在させ、且つ上記カソード２とセパレータ４との
間及びアノード３とセパレータ４との間に流路板７及び
８を位置させ、カソード２及びアノード３をタイル１に
押し付けて保持させるようにする。
２図は上下方向に分離した状態を示すもので、溶融炭酸
塩を浸み込ませたタイル１を、カソード２とアノード３
で両側から挾んで組み立てセパレータ４で仕切るように
した燃料電池において、タイル１とセパレータ４の各外
周部分の間に、中央部をくり抜いたマニホールド板５と
６を介在させ、且つ上記カソード２とセパレータ４との
間及びアノード３とセパレータ４との間に流路板７及び
８を位置させ、カソード２及びアノード３をタイル１に
押し付けて保持させるようにする。
上記カソード２側のマニホールド板５は、第２図に示す
如く、内部くり抜き部５ａを有し、外周部に設けられた
作動流体としての空気及び燃料の供給側通路となる孔９
，１０と排出側通路となる孔１１．１２のうち、空気用
の孔９と１１を上記内部くり抜き部５ａに開口させた構
成としてあり、又、アノード３側のマニホールド板６は
、第２図に示す如く、内部くり抜き部６ａを有し、外周
部に設けられている。上記した空気用及び燃料用の孔９
，１０，１１．１２のうち、燃料の供給側及び排出側の
孔１０．１２を上記内部くり抜き部６ａに開口させた構
成としである。
如く、内部くり抜き部５ａを有し、外周部に設けられた
作動流体としての空気及び燃料の供給側通路となる孔９
，１０と排出側通路となる孔１１．１２のうち、空気用
の孔９と１１を上記内部くり抜き部５ａに開口させた構
成としてあり、又、アノード３側のマニホールド板６は
、第２図に示す如く、内部くり抜き部６ａを有し、外周
部に設けられている。上記した空気用及び燃料用の孔９
，１０，１１．１２のうち、燃料の供給側及び排出側の
孔１０．１２を上記内部くり抜き部６ａに開口させた構
成としである。
上記カソード２とセパレータ４との間に介在させる流路
板７と、アノード３とセパレータ４との間に介在させる
流路板８は、本発明の特徴とする部分で、いずれも連続
した空孔を有し且つ導電性を有する海綿状金属（発泡金
属〉を用いていずれもマニホールド板５，６の各内部く
り抜き部５ａ、６ａ内に入り得る大きさに製作すると共
に、特に、アノード３側の流路板８は、ニッケルを主成
分とする発泡体をベースとした改質触媒を用いて、内部
リフオーマ型とする。上記ニッケルを主成分とした改質
触媒の製造は、次のようにして行う。すなわち、アルミ
ニウム、珪素やマグネシウム等のアルカリ土類金属元素
や、チタン、ジルコニウム、バナジウム等の遷移金属元
素の双方又は一方を含む化合物や水や有機溶剤に溶かし
あるいは懸濁させて溶液を作る。次に、ニッケルを主成
分とした多孔性金属体に脱脂、酸洗処理を施こして表面
を洗浄した後、該発泡金属体の表面に、上記溶液を塗布
する等して化合物の１１１６を形成し、次に、上記化合
物の薄膜を形成した発泡金属体を乾燥させた後、１００
０’Ｃ以上の高温下で長時間酸素を含む雰囲気中で酸化
させ、しかる後、酸化処理したニッケルを主成分とする
発泡金属体を水素あるいは一酸化炭素の還元気流中で還
元処理することによりニッケル主成分とする発泡金属体
をベースとした改質触媒を製造する。
板７と、アノード３とセパレータ４との間に介在させる
流路板８は、本発明の特徴とする部分で、いずれも連続
した空孔を有し且つ導電性を有する海綿状金属（発泡金
属〉を用いていずれもマニホールド板５，６の各内部く
り抜き部５ａ、６ａ内に入り得る大きさに製作すると共
に、特に、アノード３側の流路板８は、ニッケルを主成
分とする発泡体をベースとした改質触媒を用いて、内部
リフオーマ型とする。上記ニッケルを主成分とした改質
触媒の製造は、次のようにして行う。すなわち、アルミ
ニウム、珪素やマグネシウム等のアルカリ土類金属元素
や、チタン、ジルコニウム、バナジウム等の遷移金属元
素の双方又は一方を含む化合物や水や有機溶剤に溶かし
あるいは懸濁させて溶液を作る。次に、ニッケルを主成
分とした多孔性金属体に脱脂、酸洗処理を施こして表面
を洗浄した後、該発泡金属体の表面に、上記溶液を塗布
する等して化合物の１１１６を形成し、次に、上記化合
物の薄膜を形成した発泡金属体を乾燥させた後、１００
０’Ｃ以上の高温下で長時間酸素を含む雰囲気中で酸化
させ、しかる後、酸化処理したニッケルを主成分とする
発泡金属体を水素あるいは一酸化炭素の還元気流中で還
元処理することによりニッケル主成分とする発泡金属体
をベースとした改質触媒を製造する。
なお、空気及び燃料の供給側通路となる孔９゜１０と排
出側通路となる孔１１．１２は、タイル１、セパレータ
４にも設けてあり、タイル１を挾んでカソード２、アノ
ード３、流路板７，８、マニホールド板５，６を重ね合
わせたものをセパレータ４で仕切って組み立てた際、各
部材に設けた孔が連通するようにしである。
出側通路となる孔１１．１２は、タイル１、セパレータ
４にも設けてあり、タイル１を挾んでカソード２、アノ
ード３、流路板７，８、マニホールド板５，６を重ね合
わせたものをセパレータ４で仕切って組み立てた際、各
部材に設けた孔が連通するようにしである。
今、空気供給側通路となる孔９に空気を導くと、該空気
は、カソード２側マニホールド板５の部分で孔９が内部
くり抜き部５ａに開口しているので、該マニホールド板
５の内部くり扱き部５ａに流出した後、海綿状に成形さ
れている金属体からなる流路板７に導かれる。この流路
板７はそれ自体が空気の通路となっているので、空気は
カソード２に導かれ、反応が行われた後、マニホールド
板５の内部くり抜き部５ａに開口する排出側の孔１１に
導入される。
は、カソード２側マニホールド板５の部分で孔９が内部
くり抜き部５ａに開口しているので、該マニホールド板
５の内部くり扱き部５ａに流出した後、海綿状に成形さ
れている金属体からなる流路板７に導かれる。この流路
板７はそれ自体が空気の通路となっているので、空気は
カソード２に導かれ、反応が行われた後、マニホールド
板５の内部くり抜き部５ａに開口する排出側の孔１１に
導入される。
一方、アノード３側へ供給する燃料としては、従来方式
における如き水素に代えてメタンガス（ＣＨ４）および
水蒸気（Ｈ２Ｏ）を用いる。
における如き水素に代えてメタンガス（ＣＨ４）および
水蒸気（Ｈ２Ｏ）を用いる。
メタンガスおよび水蒸気を供給側通路を通し供給すると
、アノード側マニホールド板６の内部くり抜き部６ａに
孔１０．１２が開口しているので、該マニホールド板６
の部分で内部くり抜き部６ａに流れ込む。このマニホー
ルド板６の内部くり扱き部６ａの部分には、第１図の如
くアノード３と流路板８が位置しており、しかも該流路
板８はニッケルを主成分とする発泡金属体をベースとし
た改質触媒が用いられているため、メタンガスが該流路
板８を通過するとき、触媒によってメタンガスおよび水
蒸気が水素と一酸化炭素に変換されて改質される。ここ
で得られた水素は、燃料電池の燃料としてアノード側で
反応する。
、アノード側マニホールド板６の内部くり抜き部６ａに
孔１０．１２が開口しているので、該マニホールド板６
の部分で内部くり抜き部６ａに流れ込む。このマニホー
ルド板６の内部くり扱き部６ａの部分には、第１図の如
くアノード３と流路板８が位置しており、しかも該流路
板８はニッケルを主成分とする発泡金属体をベースとし
た改質触媒が用いられているため、メタンガスが該流路
板８を通過するとき、触媒によってメタンガスおよび水
蒸気が水素と一酸化炭素に変換されて改質される。ここ
で得られた水素は、燃料電池の燃料としてアノード側で
反応する。
上記アノード３側での内部改質においては、燃料電池で
発生した熱を直接改質にまわすことができ、その結果、
燃料電池を効率良く冷却することができる。又、アノー
ド３で生成した蒸気でメタンガスの改質を更に進めるこ
とができてスチーム／カーボン化を低くすることができ
る等、内部リフオーマ（内部改質）型の利点が生かせる
。
発生した熱を直接改質にまわすことができ、その結果、
燃料電池を効率良く冷却することができる。又、アノー
ド３で生成した蒸気でメタンガスの改質を更に進めるこ
とができてスチーム／カーボン化を低くすることができ
る等、内部リフオーマ（内部改質）型の利点が生かせる
。
なお、上記実施例では、発泡金属体からなる流路板７，
８によりカソード２及びアノード３をタイル１に均一に
押し付けるようにしである場合を示したが、発泡金属体
７．８に直接カソード２、アノード３を取り付けた構成
とすることもできる。
８によりカソード２及びアノード３をタイル１に均一に
押し付けるようにしである場合を示したが、発泡金属体
７．８に直接カソード２、アノード３を取り付けた構成
とすることもできる。
［発明の効果］
以上述べた如く、本発明の燃料電池によれば、タイルを
挾むように配置されたカソード及びアノードを、マニホ
ールド板の内部くり抜き部にはまり且つセパレータの内
側に位置させた連続した空孔を有する導電性ある発泡金
属体を用いた流路板でタイルに押し付けるようにし、且
つアノード側の流路板に、発泡金属体をベースとして作
った触媒を用い、メタンガスを内部でリフオーミングし
て水素を製造させるようにしであるので、カソード及び
アノードがタイルに均一に押し付けられて保持されると
共に、燃料として水素を外部から供給する必要がなく、
メタンガスを外部から供給することにより内部で水素が
得られて反応が行われることになり、リフオーミンク装
置を外部に設けることを省略できると共に特有の加熱器
も不要となる効果があり、又、アノード側で直接改質す
る直接内部改質法であるため触媒が燃料電池の雰囲気に
直接さらされるが、発泡金属体をベースとしであるため
、触媒の機械的強度が大であると共に導電性を有してい
て、直接内部改質法による場合の問題を解決させ得られ
、更に内部リフオーマの利点を生かして燃料電池の冷却
効果がよくて冷却コストを低くでき、効率の良い冷却で
熱勾配を軽減できて材料にかかる負担や電解質の散失を
少なくでき、寿命が長くなる、等の優れた効果を奏し得
る。
挾むように配置されたカソード及びアノードを、マニホ
ールド板の内部くり抜き部にはまり且つセパレータの内
側に位置させた連続した空孔を有する導電性ある発泡金
属体を用いた流路板でタイルに押し付けるようにし、且
つアノード側の流路板に、発泡金属体をベースとして作
った触媒を用い、メタンガスを内部でリフオーミングし
て水素を製造させるようにしであるので、カソード及び
アノードがタイルに均一に押し付けられて保持されると
共に、燃料として水素を外部から供給する必要がなく、
メタンガスを外部から供給することにより内部で水素が
得られて反応が行われることになり、リフオーミンク装
置を外部に設けることを省略できると共に特有の加熱器
も不要となる効果があり、又、アノード側で直接改質す
る直接内部改質法であるため触媒が燃料電池の雰囲気に
直接さらされるが、発泡金属体をベースとしであるため
、触媒の機械的強度が大であると共に導電性を有してい
て、直接内部改質法による場合の問題を解決させ得られ
、更に内部リフオーマの利点を生かして燃料電池の冷却
効果がよくて冷却コストを低くでき、効率の良い冷却で
熱勾配を軽減できて材料にかかる負担や電解質の散失を
少なくでき、寿命が長くなる、等の優れた効果を奏し得
る。
第１図は本発明の燃料電池の断面図、第２図は本発明の
燃料電池を上下に分離させた状態を示す斜視図、第３図
は従来の燃料電池の断面図である。 １はタイル、２はカソード、３はアノード、５．６はマ
ニホールド板、７は流路板、８は改質触媒としだ流路板
、９．１０．１１．１２は孔を示す。 特 許 出 願 人 石川島播磨重工業株式会社
燃料電池を上下に分離させた状態を示す斜視図、第３図
は従来の燃料電池の断面図である。 １はタイル、２はカソード、３はアノード、５．６はマ
ニホールド板、７は流路板、８は改質触媒としだ流路板
、９．１０．１１．１２は孔を示す。 特 許 出 願 人 石川島播磨重工業株式会社
Claims (1)
- １）溶融炭酸塩を含浸させたタイルの両面をカソードと
アノードで挾み、その外側にセパレータを配して仕切り
をした溶融炭酸塩燃料電池において、タイルとセパレー
タとの間に内部くり抜き部を有するマニホールド板を組
み込んで、該マニホールド板の内部くり抜き部を利用し
てカソードとセパレータとの間及びアノードとセパレー
タとの間にそれぞれ連続した空孔を有し且つ導電性を有
する発泡金属体よりなる流路板を位置させ、上記アノー
ド側の流路板に、発泡金属体をベースとしてその表面に
遷移元素、アルカリ土類元素の双方又は一方を含む化合
物の被膜を形成して酸化、還元して製造した改質触媒を
用いてなることを特徴とする溶融炭酸塩燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60121773A JPS61279067A (ja) | 1985-06-05 | 1985-06-05 | 溶融炭酸塩燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60121773A JPS61279067A (ja) | 1985-06-05 | 1985-06-05 | 溶融炭酸塩燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61279067A true JPS61279067A (ja) | 1986-12-09 |
Family
ID=14819527
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60121773A Pending JPS61279067A (ja) | 1985-06-05 | 1985-06-05 | 溶融炭酸塩燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61279067A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0734086A1 (en) * | 1995-03-20 | 1996-09-25 | Haldor Topsoe A/S | Process for generating electrical energy in an internal reforming high temperature fuel cell |
| WO2000008703A1 (en) * | 1998-08-07 | 2000-02-17 | Institute Of Gas Technology | Alternative electrode supports and gas distributors for molten carbonate fuel cell applications |
| KR100750794B1 (ko) | 2006-02-07 | 2007-08-20 | 두산중공업 주식회사 | 간접 내부 개질기를 구비하는 용융탄산염 연료전지 |
-
1985
- 1985-06-05 JP JP60121773A patent/JPS61279067A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0734086A1 (en) * | 1995-03-20 | 1996-09-25 | Haldor Topsoe A/S | Process for generating electrical energy in an internal reforming high temperature fuel cell |
| WO2000008703A1 (en) * | 1998-08-07 | 2000-02-17 | Institute Of Gas Technology | Alternative electrode supports and gas distributors for molten carbonate fuel cell applications |
| US6379833B1 (en) * | 1998-08-07 | 2002-04-30 | Institute Of Gas Technology | Alternative electrode supports and gas distributors for molten carbonate fuel cell applications |
| KR100750794B1 (ko) | 2006-02-07 | 2007-08-20 | 두산중공업 주식회사 | 간접 내부 개질기를 구비하는 용융탄산염 연료전지 |
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